(57)【要約】【課題】回路基板への実装が容易な光電変換装置を提供する。【解決手段】少なくとも、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板と、光電変換素子と、キャビティを形成したパッケージ配線基板とで構成され、前記透光性基板の電極パターン上にバンプを介して、受光部を前記透光性基板に対面して光電変換素子が接合され、前記光電変換素子を前記キャビティが覆うようにパッケージ配線基板を前記透光性基板にバンプを介して接合されている光電変換装置とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板と、光電変換素子と、キャビティを形成したパッケージ配線基板とで構成され、前記透光性基板の電極パターン上にバンプを介して、受光部を前記透光性基板に対面して光電変換素子が接合され、前記光電変換素子を前記キャビティが覆うようにパッケージ配線基板を前記透光性基板にバンプを介して接合されていることを特徴とする光電変換装置。  
【請求項２】
前記光電変換素子は、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板を介して、前記パッケージ配線基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
少なくとも、複数の光電変換素子が形成されたウエハを所定箇所で分割するダイシング工程と、透光性基板と前記分割された複数の光電変換素子とを位置を合わせて接合する接合工程と、複数の光電変換素子が接合された透光性基板と複数のキャビティが形成されたパッケージ配線基板とを位置を合わせて接合する接合工程と、接合された透光性基板とパッケージ配線基板を所定箇所で分割するダイシング工程とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのイメージセンサ等に用いるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）素子等の固体撮像素子を用いた光電変換装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６、図７は従来技術による固体撮像素子を搭載した半導体装置の断面図であり、基本的な構成を示す。１０が固体撮像素子、１１が固体撮像素子１０を搭載したパッケージ、１２がパッケージ１１の開口部に装着した光透過窓としてのガラスリッドである。固体撮像素子１０はワイヤボンディングによりパッケージ１１の内面に形成された配線パターン（不図示）に接続され、配線パターンと電気的に接続して設けられた外部接続端子１３を介して固体撮像素子１０が制御される。
【０００３】
ところで、最近は、固体撮像素子を搭載した半導体装置として、図７に示すような、固体撮像素子１０とプロセッサ用の半導体素子１４等の回路部品をモジュール化して回路基板１５に搭載した製品が使用されるようになってきた。ガラスリッド１２は、回路基板１５の固体撮像素子１０を搭載した面の周縁に設けたダム（たとえば、樹脂材からなる枠体）１６に支持されて固体撮像素子１０を覆っている。なお、固体撮像素子１０を搭載した半導体装置では、固体撮像素子１０の受光面１０ａとガラスリッド１２との間に空隙を設けるようにしなければならない。図６、７に示す半導体装置では、いずれもガラスリッド１２を固体撮像素子１０の受光面１０ａから離間するように設けている。（例えば特許文献１）
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３２５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に示す従来技術では、（１）モジュール化した基板のように、回路基板１５に固体撮像素子１０を直に搭載する方法の場合は、組み立てコストがかかるという問題がある。（２）また、固体撮像素子１０を回路基板１５に搭載するといった操作の際に、固体撮像素子１０の受光面１０ａに埃等の異物が付着して不良原因になるという問題もある。（３）また、図６に示すようなガラスリッド１２によって固体撮像素子１０を封止した半導体装置の場合は、ガラスリッド１２を個別にパッケージ１１に接合して組み立てなければならないといったように、生産性の点で問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
少なくとも、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板と、光電変換素子と、キャビティを形成したパッケージ配線基板とで構成され、前記透光性基板の電極パターン上にバンプを介して、受光部を前記透光性基板に対面して光電変換素子が接合され、前記光電変換素子を前記キャビティが覆うようにパッケージ配線基板を前記透光性基板にパンプを介して接合されている光電変換装置とする。  
【０００７】
前記光電変換素子は、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板を介して、前記パッケージ配線基板と電気的に接続されている光電変換装置とする。
【０００８】
少なくとも、複数の光電変換素子が形成されたウエハを所定箇所で分割するダイシング工程と、透光性基板と前記分割された複数の光電変換素子とを位置を合わせて接合する接合工程と、複数の光電変換素子が接合された透光性基板と複数のキャビティが形成されたパッケージ配線基板とを位置を合わせて接合する接合工程と、接合された透光性基板とパッケージ配線基板を所定箇所で分割するダイシング工程とを有する光電変換装置の製造方法とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光電変換装置は、前述したように、透光性基板と光電変換素子が接合され、パッケージ配線基板が接合されるから、（１）実装基板へ実装する等の組み立て作業を容易に行うことができ、（２）光電変換素子の受光面に埃が付着するといったことによる製品不良を回避することができる。（３）ガラスリッドによって光電変換素子を封止した光電変換装置の場合はガラスリッドを個別にパッケージに接合して組み立てなければならないため生産性の点で問題があったが、透光性基板に複数の光電変換素子を接合し、パッケージ配線基板を接合した後にダイシングをするから生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
少なくとも、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板と、光電変換素子と、キャビティを形成したパッケージ配線基板とで構成され、前記透光性基板の電極パターン上にバンプを介して、受光部を前記透光性基板に対面して光電変換素子が接合され、前記光電変換素子を前記キャビティが覆うようにパッケージ配線基板を前記透光性基板にパンプを介して接合されている光電変換装置とし、前記光電変換素子は、表面に所定の電極パターンが形成された透光性基板を介して、前記パッケージ配線基板と電気的に接続されている光電変換装置とする。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明による光電変換装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の光電変換装置の側面断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。配線基板１は、透光性の絶縁基板２の表面に複数の（多数の）電極パターン３が形成されている。該電極パターン３上所定箇所にそれぞれバンプ（突起電極）４を介して光電変換素子５が接合されている。なお、バンプ４は光電変換素子５に設けられた複数の電極パッド６上に形成されている。また、光電変換素子５の配線基板１に面した側には、受光部５ａが形成されている。前記電極パターン３上の所定箇所にバンプ９を介して、キャビティ８を形成したパッケージ配線基板７が接合されている。
なお、バンプ９はパッケージ配線基板７に設けられた複数の電極パッド７ａ上にそれぞれ形成されている。パッケージ配線基板７に設けられた電極パッド７ａはパッケージ配線基板７の側面に形成された複数の配線パターン７ｃ（例えばサイドスルーホール）によりそれぞれ電極パッド７ａの反対面の複数の電極パッド７ｂに接続されている。従って、外部接続端子としての電極パッド７ｂは受光部５ａとは反対面に形成されていることになる。
【００１２】
配線基板１は、厚さが４００〜７００μｍのガラス基板やＰＥＴ基板等の電気絶縁性の透光性材料を用い、その表面に、例えば、金メッキ処理を施した銅リード（厚さ：１０〜数１０μｍ程度、幅：１００〜数１００μｍ程度）からなる電極パターン３が形成されたものである。なお、電極パターン３はＡｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の材料でも形成可能である。
パッケージ配線基板７は、ガラスエポキシ基板やセラミクス基板等の電気絶縁性の材料を用い、その表面もしくは内層に導電パターンが形成されたものである。
【００１３】
図２、図３、図４は本発明の光電変換装置の他の実施例であり断面図である。図２は  キャビティが開放されたもの、図３はパッケージ配線基板の外部接続端子をＢＧＡタイプにしたもの、図４は外部接続端子を側面に設けたもので、側面接点コネクターに挿入するタイプである。
【００１４】
次に、本発明による光電変換装置の製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の光電変換装置の製造方法の製造工程を説明するための断面図である。
工程（ａ）  まず、光電変換素子５に用いるイメージセンサの複数の回路が配列形成されたウエハ５Ａの電極パッド６の上にバンプ４（金ボール或いはメッキにより、高さ３０μｍ程度）を形成する。バンプ４が形成されたウエハ５Ａの所定箇所Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３をダイシングソウによりダイシングを行ない、分割して光電変換素子５を製造する。
【００１５】
工程（ｂ）  次に、表面に配線パターン３が形成された透光性基板２Ａの電極パターン３が形成された面に、ディスペンス法もしくは印刷法により樹脂１７を塗布する。樹脂１７は、例えばアクリル、エポキシなどを主成分とする熱硬化型樹脂を用いる。光電変換素子５を約数１０度で加熱し、光電変換素子５に形成されているバンプ４と透光性基板２Ａの電極パターン３との相互の位置合わせを行ない、光電変換素子５を搭載し、加熱手段により樹脂１７を加熱する。この状態で加圧すると、バンプ４が樹脂１７を押し退けて透光性基板２Ａの電極パターン３と接触し、光電変換素子５と透光性基板２Ａに形成されている配線パターン３がバンプ４を介して電気的に接続される。
【００１６】
工程（ｃ）  次に、キャビティ８を形成したパッケージ配線基板７の集合体に形成された電極パッド７ａの上にバンプ９を形成する。
【００１７】
工程（ｄ）  工程（ｂ）にて製造された、光電変換素子５が接合された透光性基板２Ａの電極パターン３に、ディスペンス法もしくは、印刷法により樹脂１７を塗布する。  パッケージ配線基板７を約数１０度で加熱し、バンプ９と電極パターン３との相互位置合わせを行ない、加熱手段により樹脂１７を加熱し、そのままパッケージ配線基板７を加圧することで、バンプ９が樹脂１７を押し退けて透光性基板２Ａの電極パターン３と接触し、パッケージ配線基板７に形成された電極パッド７ａと透光性基板２Ａに形成されている配線パターン３がバンプ９を介してと電気的に接続される。透光性基板２Ａに接続したパッケージ配線基板７ごと所定箇所Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３でダイシングソウによりダイシングを行ない、分割して個別の光電変換装置が完成する。
【００１８】
尚、別の製造工程として、工程（ｂ）と工程（ｄ）で行う樹脂１７の塗布を同時に行い、その後、光電変換素子５を透光性基板２Ａに相互位置合わせをして搭載し、続いて
パッケージ配線基板７を透光性基板２Ａに相互位置合わせ搭載し、加熱加圧をすることで、光電変換素子５とパッケージ配線基板７を同時に透光性基板２Ａに接合し、電気的接続を得ることも可能である。この場合は、光電変換素子５の厚みＴより、パッケージ配線基板７のキャビティ８の内面凹部寸法Ｄを短く（数μｍ〜数１０μｍ）しておく必要がある。
【００１９】
完成した光電変換装置は、光電変換素子５が破損したり、光電変換素子５の受光面５ａに埃が付着したりすることがなく、高品質を備えた光電変換装置として提供することができる。また、光電変換素子５が透光性基板２によって保護されているから、通常の作業環境下で、受光装置等を組み立てることができ、不良品の発生を抑えることができる。また、光電変換素子５の受光面５ａを除く周縁部にキャビティ８を形成したパッケージ配線基板７を設けた構成となることから、光電変換素子５を搭載した光電変換装置としてもっとも小型化された製品として提供することが可能となる。この光電変換装置は外部接続端子７ｂを実装基板の接続端子に接合することにより実装することができる。光電変換素子５は透光性基板２によって封止されて保護されているから実装基板に対して光電変換装置を位置合わせして、容易に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の光電変換装置の側面断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）
【図２】本発明の光電変換装置の他の実施例であり断面図
【図３】本発明の光電変換装置の他の実施例であり断面図
【図４】本発明の光電変換装置の他の実施例であり断面図
【図５】本発明の光電変換装置の製造方法の製造工程を説明するための断面図
【図６】従来技術による固体撮像素子を搭載した半導体装置の断面図
【図７】従来技術による固体撮像素子を搭載した半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００２１】
１      配線基板
２      透光性の絶縁基板
２Ａ    透光性基板
３      電極パターン
４      バンプ
５      光電変換素子
５ａ    受光部
５Ａ    ウェハ
６      電極パッド
７      パッケージ配線基板
７ａ    電極パッド
７ｂ    電極パッド（外部接続端子）
７ｃ    配線パターン
８      キャビティ
９      バンプ
１０    固体撮像素子
１０ａ  受光面
１１    パッケージ
１２    ガラスリッド
１３    外部接続端子
１４    半導体素子
１５    回路基板
１６    ダム
１７    樹脂
Ｄ      キャビティ８の内面凹部寸法
Ｔ      光電変換素子の厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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